永磁功能材料和软磁功能材料
永磁功能材料常称永磁材料，又称硬磁材料，而软磁功能材料常称软磁材料。这里的硬和软并不是指力学性能上的硬和软，而是指磁学性能上的硬和软。磁性硬是指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性(简称磁性)，其特征是矫顽力(矫顽磁场)高。矫顽力是磁性材料经过磁化以后再经过退磁使具剩余磁性(剩余磁通密度或剩余磁化强度)降低到零的磁场强度。而软磁材料则是加磁场既容易磁化,又容易退磁,即矫顽力很低的磁性材料。退磁是指在加磁场(称为磁化场)使磁性材料磁化以后，再加同磁化场方向相反的磁场使其磁性降低的磁场。
永磁材料是发现和使用都最早的一类磁性材料。我国最早发明的指南器(称为司南)便是利用天然永磁材料磁铁矿制成的。现在的永磁材料不但种类很多，而且用途也十分广泛。常用的永磁材料主要具有4种磁特性：(1)高的最大磁能积。最大磁能积[符号为(BH)m]是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度；(2)高的矫顽(磁)力。矫顽力[符号为(H)c]是永磁材料抵抗磁的和非磁的干扰而保持其永磁性的量度；(3)高的剩余磁通密度(符号为Br)和高的剩余磁化强度(符号为Mr)。它们是具有空气隙的永磁材料的气隙中磁场强度的量度；(4)高的稳定性，即对外加干扰磁场和温度、震动等环境因素变化的高稳定性。当前常用的重要永磁材料主要有：(1)稀土永磁材料，这是当前最大磁能积最高的一大类永磁材
图1 钕铁硼稀土永磁材料
料，为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属互化物(又称金属间化合物)。图1是我国研制和生产的钕铁硼稀土合金永磁材料。(2)金属永磁材料。这是一大类发展和应用都较早的以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组元的合金型永磁材料，主要有铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类永磁合金。铝镍钴系合金永磁性能和成本属于中等，发展较早，性能随化学成分和制造工艺而变化的范围较宽，故应用范围也较广。铁铬钴系永磁合金的特点是永磁性能中等，但其力学性能可进行各种机械加工及冷或热的塑性变形，可以制成管状、片状或线状永磁材料而供多种特殊应用。(3)铁氧体永磁材料。这是以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很多应用。除上述3类永磁材料外，还有一些制造、磁性和应用各有特点的永磁材料。例如微粉永磁材料、纳米永磁材料、胶塑永磁材料(可应用于电冰箱门的封闭)、可加工永磁材料等。
图2 铁-硅系软磁材料的磁
和电损耗P随年代降低
软磁材料种类多和用途广,具有5种主要的磁特性：(1)高的磁导率。磁导率(符号为μ)是对磁场灵敏度的量度；(2)低的矫顽力Hc显示磁性材料既容易受外加磁场磁化，又容易受外加磁场或其他因素退磁，而且磁损耗也低；(3)高的饱和磁通密度Bs和高的饱和磁化强度Ms。这样较容易得到高的磁导率μ和低的矫顽力Hc，也可以提高磁能密度；(4)低的磁损耗和电损耗。这就要求低的矫顽力Hc和高的电阻率；(5)高的稳定性，这就要求上述的软磁特性对于温度和震动等环境因素有高的稳定性。当前常用的重要的软磁材料主要有：(1)铁-硅(Fe-Si)系软磁材料，常称硅钢片，是电机工业广泛使用磁性材料。图2示出这一磁性材料系统的非取向Fe-Si合金(i)、单取向Fe-Si合金(ⅱ)、双取向Fe-Si合金(ⅲ)、特殊处理Fe-Si合金(ⅳ)和非晶Fe-Si-B材料(v)的磁和电损耗P降低随年代的进展。(2)铁-镍(Fe-Ni)系软磁合金是磁导率μ和矫顽力Hc低的性能良好的软磁材料，有着广泛的应用。(3)铁氧体软磁材料，其突出优点是电阻率极高，可以在高频率和超高频率使用，在通信和多种电子学器件中有着重要的应用。(4)非晶软磁材料和纳米晶软磁材料，是在20世纪后期发展起来的新软磁材料。非晶软磁材料的特点是制造工艺较简单，化学
图3 非晶软磁材料的低损耗
成分变化范围较宽、磁性均匀和良好的各向同性(因无晶粒结构)。从图3中可以看出非晶软磁材料的低损耗的优点。将适当成分的非晶软磁材料通过适当的热处理后，可以使非晶状态转变为晶粒直径为纳米量级的结晶态软磁材料，也可以得到良好的软磁材料。(5)其他软磁材料。选择适当的化学成分和适当的制造工艺，可以得到具有特定软磁等性能的软磁材料。例如，具有高能和磁化强度的铁-钴(Fe-Co)系软磁合金，具有较高电阻率的铁-铝(Fe-Al)系软磁合金，具有磁晶各向异性和磁致伸缩都趋近于零的铁-硅-铝(Fe-Si-Al)合金等。
磁微波材料是微波电子学技术中常用的材料。雷达、卫星通信、电子战和射电天文学等都是微波电子学技术的重要应用。在这些应用中一般要应用三大类磁性材料。第一类是旋磁材料，应用于各种正反传播方向的特性不同的非互易微波器件，如正反传播方向的阻抗很不相同的旋磁隔离器和旋磁环行器等，所用的旋磁材料主要是高旋磁性高电阻率的旋磁铁氧体材料，如石榴石型的钇铁氧体(Y3Fe5O12)系统，磁铅石型的钡铁氧体(BaFe12O19)系统等。第二类是磁微波吸收材料，应用于各种吸收微波的器件和设备中，要求磁微波吸收材料具有高的电磁波吸收系数和宽的电磁波吸收频带，在这方面应用的有以磁性金属粉末或薄膜为组元的复合吸收材料，六角晶系复合铁氧体等。第三类是多种应用磁场的，微波电子管如磁控管、行波管、返波管和自由电子激射器等中所用的永磁材料等。
磁光材料是激光、光电子学和正在发展的光子学中所用多种磁光效应器件使用的磁性材料。对磁光材料的磁特性要求主要是：(1)高的磁光效应，如高的法拉第磁光旋转角和克尔磁光旋转角，(2)低的磁光损耗，(3)宽的磁光效应频带，(4)高的稳定性。当前应用的磁光材料有3大类：(1)金属磁光材料，如锰-铋(Mn-Bi)系合金等，(2)铁氧体磁光材料，如石榴石型铋-钆-铁-镓-氧(Bi-Gd-Fe-Ga-O)系铁氧体等，(3)非晶磁光材料，如钆-钴(Gd-Co)系非晶合金等。
多功能磁性功能材料
当代科学的多方面发展和高新技术的多种需要，要求磁性材料不仅具有优良的磁性功能，而且具有优良的其他物理功能，这就促进了多功能磁性功能材料的发展。例如，(1)同时具有铁磁性和铁电性的铁磁-铁电功能材料，可以得到高的
图5 多功能磁性材料
磁导率和电容率(介电常数)，如BiFeO3(Ba,Pb)(Ti,Zr)O3系材料。(2)同时具有铁磁性和半导体的铁磁-半导功能材料，可以得到高的磁导率和高的载(电)流子迁移率，如铕-硫(Eu-S)系和铕-硒(Eu-Se)系材料。(3)磁-电材料，是一类由磁场可产生磁化强度和电极化强度，由电场可产生电极化强度和磁化强度的磁性材料，如DyAlO3和GaFeO3。(4)铁磁-有机材料，是一类不含磁性金属的纯有机化合物磁性材料，如聚三氨基苯[C6H5(NH3)n]等。可以说多功能磁性材料是正在发展和扩大的新型磁性材料，如图5所示。这些多功能磁性材料从广义看包含多功能的铁磁、亚铁磁和反铁磁材料，可统称为多功能序磁(磁有序)材料，同样，电偶极矩有序也包含铁电、亚铁电和反铁电有序，统称为序电(电有序)。
